Cimentaciones continuas

Cuando la capacidad de carga del sub-suelo es baja de modo que se hacen necesarias grandes áreas de contacto, deben utilizarse zapatas continuas. Estas pueden ser capaces de soportan todas las columnas de un alineamiento o más, frecuentemente dos grupos de zapatas continuas que se interceptan perpendicularmente y que forman la llamada cimentación reticular continua. Este tipo de cimentación puede proyectarse para que desarrolle un área de contacto mucho mayor que la estrictamente necesaria, las franjas continuas cuyos momentos son mucho menores que los momentos en los voladizos de las grandes zapatas individuales, dan como resultado una cimentación más económica. (Arango 2005)

Cuando la magnitud de las cargas o la calidad de los suelos son de capacidad muy baja, estas franjas continuas tienden a traslaparse por lo que, la zapata continua tiene que abarcar toda la superficie del edificio, en este caso se llama platea de cimentación.

La platea de cimentación desarrolla evidentemente la máxima área de contacto disponible bajo el edificio. Si aún esta área es insuficiente, debe utilizarse algún tipo de cimentación profunda.

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Las cimentaciones continuas, reticulares o la platea de cimentación, tienen la virtud de que debido a su continuidad y rigidez reducen grandemente los asentamientos diferenciales.

Para diseño de estas cimentaciones continuas resulta esencial establecer supuestos razonablemente realistas con respecto a la distribución de las presiones de contacto que actúan como cargas hacia arriba sobre la cimentación.

Para suelos compresibles puede suponerse como una primera aproximación que la deformación o asentamiento del suelo en determinado sitio y la presión de contacto en ese sitio son proporcionales entre sí.

Si las columnas se encuentran esparcidas a distancias moderadas y si la cimentación continua es muy rígida, los asentamientos en todos los sitios de la cimentación serán esencialmente los mismos. Esto significa que la presión de contacto (Reacción de la sub-rasante o reacción de balasto) será la misma siempre y cuando el centroide de la cimentación coincida con la resultante de las cargas. En caso no coincida tendrán una variación lineal. De otra parte, si la cimentación es relativamente flexible y el espaciamiento entre columnas es considerable los asentamientos dejarán de ser uniformes o de variar linealmente. En las columnas más cargadas se producirán

Figura N° 4: Tipología de losas.

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asentamientos mayores y por consiguiente mayores reacciones de la sub- rasante que las columnas de poca carga. En este caso la reacción de la sub- rasante ya no puede suponerse uniforme.

En conclusión, la distribución de presiones en la zona de contacto de las zapatas, dependerá de si las zapatas son rígidas o flexibles.

1.3.1. Cimentaciones “infinitamente rígidas”

Si la cimentación continúa y/o platea de cimentación es muy rígida (no se deforma) y las columnas están cercanas, se puede considerar que los asentamientos en los diversos puntos serán esencialmente los mismos. Por otro lado, la presión de contacto (reacción de la sub-rasante o reacción de basalto) será la misma, cuando el centro de gravedad en la cimentación coincida con la resultante de las cargas o, tiene una variación final cuando éstos no coinciden. (Arango, 2005)

En estos casos, son conocidas todas las cargas, tanto las de las columnas (dirigidas hacia abajo) como las de las presiones (dirigidas hacia arriba); por lo tanto, los momentos y esfuerzos cortantes pueden determinarse por condiciones de estática, es decir, como las zapatas individuales o combinadas.

Una vez hallados los momentos y cortantes, el diseño de las zapatas continuas es similar a una viga continua y el de platea de cimentación al de una losa maciza.

1.3.2. Cimentaciones “flexibles”

Si la cimentación continúa y/o platea de cimentación es “relativamente flexible” y la separación entre columnas es grande se puede considerar que los asentamientos ya no son uniformes o de variación lineal, que las columnas más cargadas producirán mayores asentamientos y por lo tanto mayores presiones de reacción (reacción de balasto) que las columnas menos cargadas o los espacios entre columnas y las secciones de las zapatas continuas y/o plateas situadas a igual distancia de dos columnas inmediatas, se deformarán hacia arriba proporcionalmente a la carga de los

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mismos, al asentamiento y por lo tanto la reacción de balasto será menor en estos puntos que debajo de la columna. Esto se presenta en forma esquemática en el gráfico siguiente:

En consecuencia, la reacción de la sub-rasante o reacción de balasto no puede suponerse uniforme. El cálculo exacto es bastante complejo, se puede usar la teoría de vigas en cimentaciones elásticas del profesor M. Heteneyi. Esta teoría toma en cuenta fundamentalmente la elasticidad de la cimentación, la elasticidad del suelo y el suelo se considera un medio elástico y la intensidad de su reacción se asume proporcional a la deformación (asentamiento) de la zapata bajo carga.

Reacción de balasto o coeficiente de balasto o coeficiente de reacción de sub-rasante.

Es la fuerza por unidad de superficie necesaria para producir un asentamiento unitario, ton/m3_.

Se determina en base a una prueba de compresión simple sobre el terreno, considerando que la carga se aplica mediante una plancha circular de 30” de diámetro.

Figura N° 5: Asentamientos y distribución de las presiones de contacto.

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En la tabla siguiente se presentan algunos valores referenciales para diferentes tipos de suelo.

Tabla 1: Descripción de suelos.

DESCRIPCIÓN DE LOS SUELOS SÍMBOLO RANGO PROM.

Gravas bien graduadas GW 14-20 17

Gravas arcillosas GC 11-19 15

Gravas mal graduadas GP 8-14 11

Gravas limosas GM 6-14 10

Arenas bien graduadas SW 6-16 11

Arenas arcillosas SC 6-16 11

Arenas mal graduadas SP 5-9 7

Arenas limosas SM 5-9 7

Limos orgánicos ML 4-8 6

Arcillas con grava o arena CL 4-6 5

Limos orgánicos y arcillas limosas OL 3-5 4

Limos inorgánicos MH 1-5 3

Arcillas inorgánicas CH 1-5 3

Arcillas orgánicas OH 1-4 2

Fuente: Arango, J. (2005)

Figura N° 6: Coeficiente de balasto.

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